Das Steilgewinde - Bewegungsgewinde mit besonderen Eigenschaften

Ein Gewinde ist ein einfacher Mechanismus, der immer ähnlich funktioniert, so könnte man meinen. Doch durch das gezielte Anpassen bestimmter Parameter lassen sich die Eigenschaften eines Gewindes erstaunlich flexibel verändern und für die unterschiedlichsten Anwendungen optimieren. Für dieses Phänomen ist das Steilgewinde ein wunderbares Beispiel.

Je nach Ausführung lässt sich die Steilgewindespindel nicht immer auf den ersten Blick von anderen Gewindespindeln unterscheiden. Dennoch hat sie aber ein Merkmal, dass sie einzigartig macht und ihr erstaunliche Eigenschaften verleiht. Klingt nach Magie, ist aber wie immer einfach nur Physik. Sie wollen wissen, worum es sich dabei handelt? Dann lesen Sie weiter und erfahren Sie alles zum Thema Steilgewinde!

Wie funktioniert eine Steilgewindespindel?

Das Steilgewinde ist ein Bewegungsgewinde und wie bei anderen Gewinden dieser Art dreht sich hier alles darum, eine Radialbewegung in eine Axialbewegung umzuwandeln. Das bedeutet, wenn die Gewindestange rotiert, führt das zu einer Bewegung entlang der Achse. Bei Steilgewindespindeln kommt jedoch noch ein besonderer Kniff hinzu.

Die Steigung macht das Steilgewinde einzigartig

Tatsächlich ist das Hauptmerkmal beim Steilgewinde eine sehr hohe Gewindesteigung. Bei dieser Variablen handelt es sich um den Abstand zweier Gewindespitzen desselben Gewindeganges zueinander. Gemeinhin werden Gewinde als Steilgewinde bezeichnet, deren Steigung mindestens dem Durchmesser entspricht, allerdings lassen sich auch Exemplare mit sehr viel höheren Werten finden - mitunter bis zum sechsfachen des Durchmessers!

Um eine so große Gewindesteigung zu erreichen, gibt es zwei Möglichkeiten:

Breites Gewindeprofil

Zunächst kann man einfach das Gewindeprofil verbreitern. Solche Steilgewindespindeln erkennen Sie dann leicht an ihrem sehr charakteristischen Aussehen, das durch breite Gewindetäler und breite und flache "Gewindespitzen" geprägt ist. Der Nachteil dieser Methode liegt darin, dass weniger Kontaktfläche zwischen Spindel und Mutter besteht, um die Last zu tragen, die auf die Gewindegänge wirkt.

Mehrgängige Gewinde

Dieser Problematik lässt sich mit mehrgängigen Gewinden begegnen. Um die Spindel windet sich dann eben nicht mehr nur ein Gewindegang, sondern zwei oder sogar noch mehrere. Auf diese Weise wird die Last besser verteilt. Andererseits bedeutet mehr Kontaktfläche auch mehr Reibung und Hitze im Betrieb.

Achtung: Bei mehrgängigen Gewinden müssen Sie immer ein Auge auf die Begrifflichkeiten haben, denn nebeneinanderliegende Gewindespitzen gehören jetzt nicht mehr zum selben Gewindegang. Die korrekte Bezeichnung für diesen Abstand lautet jetzt Teilung. Die Steigung ist weiterhin zwischen den Gewindespitzen desselben Ganges zu suchen, auch wenn sich jetzt nicht mehr ganz leicht erkennen lässt, welche beiden das sind.

Wie sich die Gewindesteigung auf Verfahrgeschwindigkeiten auswirkt

Jetzt haben wir geklärt, wie die große Gewindesteigung zustande kommt, aber was bewirkt sie eigentlich? Der Wert definiert immer auch die Strecke, die pro vollständiger Umdrehung zurücklegt wird - bei einer sehr hohen Steigungen ist also auch diese Strecke sehr groß. Oder anders ausgedrückt: Mit einer Steilgewindespindel gelingt die Umsetzung einer kleinen Radialbewegung in eine große Axialbewegung. Es sind also auch mit niedriger Drehzahl hohe Verfahrgeschwindigkeiten möglich.

Multitalent in Industrie und Technik: Hier kommen Steilgewindespindeln zum Einsatz

Die Steilgewindespindel wird als Antriebslösung in zahlreichen Bereichen eingesetzt. Sie treibt Schließanlagen an oder sorgt dafür, dass Türen, Tore und Fenster sich automatisiert öffnen. Sie ist in Druck- und Verpackungsmaschinen ebenso zu finden wie in Schwenkmotoren und Drehantrieben. Und auch aus der Robotik und der Medizintechnik ist das Steilgewinde nicht mehr wegzudenken.

So unterscheidet sich die Steilgewindespindel von einer anderen Gewindespindel

Neben dem Steilgewinde gibt es noch andere Gewindearten wie das Trapez- oder Rundgewinde, die häufig an Gewindespindeln zu finden sind. Welche Unterschiede gibt es zwischen diesen Varianten und wie werden sie eingesetzt?

Die Selbsthemmung beim Steilgewinde

Gerade bei Bewegungsgewinden ist die Selbsthemmung eine wichtige Größe, die immer wieder eine Rolle spielt. Sie beschreibt, wie viel Kraft nötig ist, um den durch die Reibung zwischen Bolzen und Mutter erzeugten Widerstand zu überwinden. Einfach gesagt geht es darum, wie leicht sich eine Mutter auf einem Bolzen bewegen lässt oder - im Fall von Befestigungsgewinden - wie leicht sich eine Schraube lösen lässt.

Wie groß oder klein die Selbsthemmung sein sollte, kommt immer auch auf den Anwendungsbereich an. In vielen Fällen ist eine hohe Selbsthemmung von Vorteil, weil man sich so eine Schraubensicherung oder eine externe Bremse ersparen kann. Eine geringe Selbsthemmung geht hingegen einher mit einem höheren Wirkungsgrad und einem geringeren Bedarf an Schmiermitteln.

Da die Selbsthemmung neben Faktoren wie den verwendeten Materialien oder dem eingesetzten Schmierstoff immer auch vom Neigungswinkel abhängt, haben Steilgewinde durch ihre große Gewindesteigung eine sehr geringe bis nicht vorhandene Selbsthemmung. Das unterscheidet sie von anderen Spindeln mit Bewegungsgewinde.

Einfach in der Wartung und lange Lebensdauer

Durch die große Gewindesteigung und die geringe Selbsthemmung sind diese Gewindespindeln nicht nur besonders effizient, sondern sie laufen auch sehr leise und vibrationsarm. Dazu zeichnen sie sich durch einen hohen Widerstand gegen Verschmutzungen und Verschleiß aus und lassen sich je nach Ausführung sogar ganz ohne Schmiermittel betreiben. Dadurch bieten Steilgewinde gute Aussichten auf einen langen, störungsfreien Betrieb und geringe Wartungskosten.

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